CN204438882U - 立式加强薄管板热回收器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种立式加强薄管板热回收器，解决了在高压、高温热介质环境下入口端管板厚度大所带来的制造困难及材质性能差而带来的管板易破坏等问题。技术方案中，壳程筒体内的换热管的两端分别与上管箱和下管箱连通，所述壳程筒体的下端经下管板组件与下管箱连接，所述下管板组件包括与壳程筒体下端连接的下管板、位于下管板上方的多孔板和内壳体，所述内壳体上端与壳程筒体连接，下端与多孔板连接，所述环形空间对应的壳程筒体上设有冷却介质进口管；所述换热管的下端穿过多孔板上的通孔与下管板连接，所述多孔板上的通孔与换热管外管壁之间具有间隙。本实用新型结构简单、换热效率高、有效避免管板厚度过大带来的诸多问题。

Description

立式加强薄管板热回收器

技术领域

本实用新型涉及一种热回收器。

背景技术

立式热回收设备包括上管箱、下管箱和中段的壳程筒体，壳程筒体内设有与上、下管箱连通的若干换热管，上、下管箱、壳程筒体和换热管之间通过管板进行连接。需换热的热介质(气体或液体)走管程(包括上管箱、换热管和下管箱)，冷却介质(如冷却水)走壳程，换热时蒸发出的汽液两相混合物可由壳程的汽液出口排出。

目前，立式热回收设备的上、下管板一般都采用平管板结构。如果热回收设备管程为高压、高温热介质(温度可达900℃左右，压力可达10MPa左右)，管程入口端采用平管板结构将会使管板计算厚度非常大，而大厚度管板会带来一系列问题：一方面，厚管板上下板面温差过大，使管板受到极大的温差应力，同时高温侧管板表面温度很高时，可能会引起管板早期破坏；另一方面，管板厚度过大，材料加工困难，材料性能也下降，从而在材料供应、材料性能、设备设计及制造等方面带来诸多问题。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构简单、换热效率高、有效避免管板厚度过大带来的诸多问题、延长管板使用寿命、保证系统安全运行的立式加强薄管板热回收器。

技术方案包括依次连接的上管箱、壳程筒体和下管箱，所述壳程筒体内的换热管的两端分别与上管箱和下管箱连通，其特征在于，所述壳程筒体的下端经下管板组件与下管箱连接，所述下管板组件包括与壳程筒体下端连接的下管板、位于下管板上方的多孔板和内壳体，所述内壳体上端与壳程筒体连接，下端与多孔板连接，所述内壳体、多孔板、壳程筒体和下管板之间形成环形空间，所述环形空间对应的壳程筒体上设有冷却介质进口管；所述换热管的下端穿过多孔板上的通孔与下管板连接，所述多孔板上的通孔与换热管外管壁之间具有间隙。

所述下管板为挠性薄管板。

所述内壳体上均匀设有多个进液孔。

所述多孔板和下管板之间连接有支撑柱。

所述支撑柱的上端与多孔板螺纹连接，下端与下管板焊接。

采用开孔的多孔板结构，供换热管穿过的同时，还具有间隙，当大量的冷却介质(水)从壳程筒体的冷却介质进口管进入环形空间后，冷介质向下流动，直接冷却被高温介质加热的下管板，达到冷却下管板的目的，在减少下管板厚度的同时，避免下管板内外温差过大导致的损坏，提高下管板的使用寿命；同时冷却介质(水)也可充分与多孔板和下管板之间的换热管内的热介质进行间接热交换，冷却管内的热介质，提高换热效率。经初步换热的冷却介质(水)从换热管外壁与多孔板通孔之间的间隙进入壳程。进一步的，还可以在内壳体上开多个进液孔，使部分进入环形空间的冷却介质由进液孔进入壳程，进一步提高换热效率。

所述下管板通过支撑柱与多孔板相连接，形成一组合构件，可以使得下管板厚度大幅减薄。当下管板受到高温、高压力介质作用时，部分压力可通过支撑柱传到多孔板上，减轻了下管板来自管程或壳程的部分压力载荷，从而大大降低了下管板的厚度。下管板厚度的减薄可带来两方面好处：一是避免了超厚材料引起的选材困难、不易加工、材料性能下降等问题；二是管板上、下板面受热较均匀，热应力小，缓解了管板的温度应力。而对于多孔板而言，由于仅承受来自支撑柱的一定压力，不承受高温的作用，故其厚度也较薄。

通过本实用新型结构设计，在高温、高压工况下，下管板也可采用挠性薄管板结构，从而彻底解决了下管板过厚带来的种种问题，同时设计形成的环形空间有利于提高换热效率，具有显著的技术效果。

本实用新型结构简单、紧凑，设备投资低，易于加工且安全性高，通过对传统热回收设备进行局部结构改进，解决了高温、高压工况下管板厚度太大带来的一系列突出问题，具有广阔的市场应用前景。

附图说明

图1为本实用新型设备结构示意图。

图2为本实用新型下管板组件示意图(未插装换热管状态)。

图3为下管板、支撑柱、多孔板的连接结构图。

其中，1-管程排污口；2-下管箱；3-热介质进口管；4-下管板组件；4.1-下管板；4.2-支撑柱；4.3-多孔板；4.4-内壳体；4.5-通孔、4.6-进液孔；5-冷却介质进口管；6-壳程筒体；7-换热管；8-上管板；9-上管箱；10-热介质出口管；11-汽液两相混合物出口管；12-间隙；13-环形空间。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步解释说明：

参照图1，壳程筒体6上部开设汽液两相混合物出口管11，下部开设冷却介质进口管5，壳程筒体6内部设有多根换热管7，所述换热管7的两端分别穿过上管板8和下管板组件4与上、下管板焊接，且分别与上管箱9、下管箱2连通，所述上管箱9顶部开设热介质出口管10，所述下管箱2中部开设热介质进口管3，底部开设管程排污口1。所述下管箱2、热介质进口管3、管程排污口1、换热管7、上管箱9和热介质出口管10构成了管程流体通道，所述壳程筒体6、冷却介质进口管5、汽液两相混合物出口管11、上管板8和下管板组件4构成了壳程流体通道。

参照图1及图2，所述下管板组件4由下管板4.1、支撑柱4.2、多孔板4.3和内壳体4.4组成。所述下管板4.1为与壳程筒体6的下端连接的挠性薄管板，所述壳程筒体6与内壳体4.4的上端焊接，所述内壳体4.4的下端与多孔板4.3焊接，所述内壳体4.4、多孔板4.3、壳程筒体6和下管板4.1之间形成一个环形空间13，所述壳程筒体6上的冷却介质进口管5与所述环形空间13连通，所述多孔板4.3上开设与换热管7等数量的通孔4.5，通孔直径比换热管外径大，使通孔4.5与换热管7外管壁之间具有间隙12，冷却介质可经冷却介质进口管5、环形空间13、间隙12流入壳程筒体6，换热后最终由汽液两相混合物出口管11排出。所述内壳体4.4上沿周向开设多个进液孔4.6，所述支撑柱4.2用于连接下管板4.1和多孔板4.3。

参照图3，优选地，所述支撑杆4.2一端为螺纹结构，该端与所述多孔板4.3以螺纹连接，所述支撑杆4.2另一端为平头光杆，与所述下管板4.1板面焊接。

工作原理：

热介质由管程下管箱2中部的热介质进口管3进入下管箱2，然后上升穿过下管板4.1进入换热管7，在换热管7内在与壳程的冷却介质换热后进入上管箱9，并经上管箱9顶部的热介质出口管10流出，下管箱2底部设置管程排污口1排除固体杂质。

冷却介质由壳程筒体6下部的冷却介质进口管5进入由壳程筒体6、内壳体4.4、多孔板4.3和下管板4.1形成的环形空间13中，小部分冷却介质经由内壳体4.4上的进液孔4.6直接进入壳程，其余大部分冷却介质向下流动，进入由支撑杆4.2连接的下管板4.1和多孔板4.3之间的空间，该部分冷却介质直接冷却被高温介质加热的下管板4.1，同时该部分冷却介质也可充分与换热管7下部的热介质进行间接热交换，初步冷却管内的热介质。经初步换热的部分冷却介质从换热管7外管壁与多孔板4.3的通孔4.5之间的间隙12进入壳程，与另一部分经由内壳体4.4上的进液孔4.6进入壳程的冷却介质汇合。汇合后的冷却介质在壳程筒体6内与换热管7内的热介质进一步进行换热，管内热介质被冷却，管外的冷却介质被加热形成汽液两相，最后经壳程筒体6上部的汽液两相混合物出口管11流出。

下管板4.1通过支撑柱4.2与多孔板4.3相连接，当下管板4.1受到高温、高压力介质作用时，部分压力通过支撑柱4.2传到多孔板4.3上，减轻了下管板4.1来自管程或壳程的部分压力载荷，从而大大降低了下管板4.1的厚度，而下管板4.1厚度的减薄一方面避免了超厚管板带来的选材困难、不易加工、材料性能下降等问题，另一方面使下管板4.1上、下板面受热较均匀，热应力小，缓解了管板的温度应力。多孔板4.3由于仅承受来自支撑柱4.2的一定压力，不承受高温的作用，故其厚度也较薄。

Claims (5)

1.一种立式加强薄管板热回收器，包括依次连接的上管箱、壳程筒体和下管箱，所述壳程筒体内的换热管的两端分别与上管箱和下管箱连通，其特征在于，所述壳程筒体的下端经下管板组件与下管箱连接，所述下管板组件包括与壳程筒体下端连接的下管板、位于下管板上方的多孔板和内壳体，所述内壳体上端与壳程筒体连接，下端与多孔板连接，所述内壳体、多孔板、壳程筒体和下管板之间形成环形空间，所述环形空间对应的壳程筒体上设有冷却介质进口管；所述换热管的下端穿过多孔板上的通孔与下管板连接，所述多孔板上的通孔与换热管外管壁之间具有间隙。

2.如权利要求1所述的立式加强薄管板热回收器，其特征在于，所述下管板为挠性薄管板。

3.如权利要求1所述的立式加强薄管板热回收器，其特征在于，所述内壳体上均匀设有多个进液孔。

4.如权利要求1-3任一项所述的立式加强薄管板热回收器，其特征在于，所述多孔板和下管板之间连接有支撑柱。

5.如权利要求4所述的立式加强薄管板热回收器，其特征在于，所述支撑柱的上端与多孔板螺纹连接，下端与下管板焊接。